光通信是一項古老的技術(shù)。通常,手是光調(diào)制器,眼睛是光探測器,光在空氣中傳播。顯然,這種光通信有很多缺點,不能滿足現(xiàn)代電子學(xué)發(fā)展的要求。因此,在1966年Kao和Hockham建議使用低損耗光纖導(dǎo)光,以解決光在大氣中傳播的不穩(wěn)定因素,使遠(yuǎn)程導(dǎo)光成為可能。光纖傳感器的開發(fā)始于1977年。這項技術(shù)一問世,人們就非常感興趣。目前,光纖傳感器發(fā)展非常迅速。
光纖傳感器/光纖放大器發(fā)展迅速的主要原因是它具有許多其他傳感器無法比擬的優(yōu)勢。這些優(yōu)點是:
①電絕緣
由于光纖本身是一種電介質(zhì),敏感元件也可以由電介質(zhì)材料制成,因此光纖傳感器具有良好的電絕緣性,光纖表面可以承受80kV/20cm電壓。因此,特別適用于高壓供電系統(tǒng)和大容量電機(jī)的測試。
②抗電磁干擾
這是光纖測量和光纖傳感器極其獨特的性能特點,因此光纖傳感器特別適用于高壓大電流、強(qiáng)磁場、噪聲、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境,可以解決許多傳感器無法解決的問題。
③非侵入性
由于傳感器頭可以制成電絕緣,其體積可以非常小(最小芯徑僅略大于光纖),因此它不僅對電磁場非侵入性,而且對速度場也非侵入性,因此不會干擾被測場。這對于監(jiān)測弱電磁場和小管道的流量和流量具有特殊的實用價值。
④高靈敏度
高靈敏度是光學(xué)測量的優(yōu)點之一。使用光作為信息載體的光纖傳感器具有很高的靈敏度。它是一些精確測量和控制的重要工具。
⑤很容易實現(xiàn)對被測信號的遠(yuǎn)程監(jiān)控
由于光纖的傳輸損耗很小,光纖傳感器技術(shù)與遙測技術(shù)相結(jié)合,很容易實現(xiàn)對被測現(xiàn)場的遠(yuǎn)程監(jiān)測。這對于自動控制工業(yè)生產(chǎn)過程和監(jiān)測核輻射、易燃、易爆氣體和空氣污染尤為重要。
⑥幾何形狀具有多種適應(yīng)性,可以形成任意形狀的光纖傳感器。
此外,光纖具有耐水性好、耐腐蝕性強(qiáng)、數(shù)據(jù)傳輸密度高等優(yōu)點。光纖可以用來形成各種各樣的傳感器,所以有人稱光纖傳感器為通用傳感器。它可以在軍事、民用、商業(yè)、醫(yī)藥、工業(yè)控制等各個領(lǐng)域測量大量的物理量。光纖可以形成檢測加速度、速度、位移、角加速度、角加速度、角速度、角位移、壓力、彎曲、應(yīng)變、扭矩、溫度、電壓、電流、液位、流量、流量、濃度,PH與基于電的傳統(tǒng)傳感器相比,這些傳感器在測量原理上有本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)傳感器是基于機(jī)電測量,而光纖傳感器是基于光學(xué)測量。
如下圖所示。
傳統(tǒng)傳感器和光纖傳感器的圖紙
基于電的傳統(tǒng)傳感器是一種將測量狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可測量電信號的裝置。它由電源、敏感元件、信號接收和處理系統(tǒng)以及用于傳輸信息的金屬線組成。光纖傳感器是一種將測量狀態(tài)轉(zhuǎn)換為可測量光信號的裝置。它由光發(fā)射器、敏感元件(光纖或非光纖)、光接收器、信號處理系統(tǒng)和光纖組成。光源光纖從光發(fā)射器引導(dǎo)到敏感元件。在這里,測量調(diào)制了光的某一特性。調(diào)整后的光通過接收光纖與光接收器耦合,將光信號轉(zhuǎn)換為電信號。最后,通過信號處理系統(tǒng)進(jìn)行處理,得到我們期望的測量。
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